世界钢铁冶炼技术发展方向解析-炼铁

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炼铁
　　目前，我国95%的生铁由高炉生产，生铁量不断增加，焦炭需求量相应增加，进一步加大喷煤量，实现高富氧、高煤比的操作技术是目前研究的重点。
　　高炉炼铁国外有许多新技术，有的非常成熟，应用在钢铁企业，有的仍在实验阶段，甚至有的技术还处于萌芽状态。比如无碳炼铁技术、生物物质炼铁技术等还只是处于技术概念的设想阶段。
　　高炉喷煤综合技术
　　过去许多钢厂为改善喷吹煤的燃烧性，采用了燃烧效率高的氧-煤喷枪。大量喷煤操作技术在20世纪90年代未就基本确立。但是，在大量喷煤操作条件下，高炉利用系数都在2.0以下，还原剂比也大大超过了500kg/t。
　　最近，为应对钢铁需求的增长，人们的目光又再次转向了提高利用系数和抑制温室气体排放量的低还原剂比下的喷煤操作。韩国浦项钢铁公司光阳厂3号高炉2002年5月在喷煤比150kg/t，还原剂比472kg/t的条件下，高炉利用系数达到了3.26t/d·m3。在焦炭强度DI15015保持在86.2%、CSR保持在71.6的同时，对原料的性能进行了改善，通过对焦炭喷撒CaC12，使焦炭的RDI下降了21%。
　　根据高炉炼铁实际，高炉采用200kg/thm以上的大喷煤量是体现了采用非焦煤直接用于炼铁、资源合理利用和节能的综合技术；精料和高风温是提高喷煤量的基础，大喷煤、低焦比条件下的高炉煤气流合理分布是大喷煤技术的突破口；高炉产能的提高主要靠降低燃料比、渣铁比和提高富氧率来实现；在不同的资源条件下提高高炉操作水平，保持稳定顺行是高炉操作技术永恒的主题。总之高炉生产技术要向超高生产率、低还原剂比和低环境负荷操作、高速还原化操作方向迈进。
　　高炉炉顶煤气余压发电技术
　　现代高炉炉顶压力高达0.15～0.25MPa，炉顶煤气中存有大量的压力能。高炉炉顶煤气余压透平发电装置（Top Pressure Recovery Turbine），是国际上公认的颇有价值的能量回收装置，它是利用高炉炉顶煤气的压力能和热能经透平机膨胀做功，从而驱动发电机发电。TRT工艺有干、湿之分，其中采用高炉煤气湿式除尘后进行透平发电的为湿式TRT，采用干式除尘的则为干式TRT。国内目前广泛采用的是湿式装置，但总的发展趋势是干式。干式除尘排出的煤气温度高，煤气体积大，压力能损失小、水分少，所以干式TRT要比湿式多发电约30%。TRT发电是高压操作的高炉回收鼓风机所消耗的能量的一种技术，不产生任何污染，发电成本低，是高炉炼铁工序的重大节能技术。
　　此项技术在国外较为普及，如日本TRT技术的普及率已达90%。而我国目前，TRT技术在1000m3以上大型高炉的普及率还不到40%，尤其是干式TRT的使用率更少，吨铁发电量、吨铁节水量等技术指标与国外先进产钢国家还有较大的差距，配套设备的国产化率也比较低。因此，引进、消化吸收国外先进技术，特别是消化吸收后的集成创新，研发具有自主知识产权的干式TRT技术与装备，是我国未来TRT技术的发展方向。
　　高炉喷吹废塑料技术
　　喷吹废塑料是高炉喷吹领域里另一个重要发展，也是钢铁企业从污染行业向生态工业转变的起点。该技术诞生于德国，后被日本钢铁工业引进，并得到大力推广，又开发成功了脱氯技术，使得高炉可以喷吹含氯废塑料。目前，高炉喷吹废塑料和焦炉利用废塑料已经得到日本政府的重视，预计到2010年，日本将在钢铁企业实现年处理废塑料100万吨的规模。
　　废塑料成分简单，含氢量是普通还原剂的3倍，高炉每喷吹1t废塑料可减排0.28t CO2。而单就高炉本身来讲，研究表明，废塑料在风口回旋区内滞留、循环，燃烧行为与焦炭相同，喷吹粗粒且强度高的废塑料可以提高气化燃烧率，另外，当与煤粉同时喷吹时，煤粉黏附在塑料颗粒上后，在风口回旋区滞留时间延长，会使风口回旋区的高温区扩大，从而引发提高废塑料气化燃烧率和煤粉燃烧率的连锁反应。从目前日本的实际应用情况和相关研究看，废塑料在未来的日子里有望成为高炉标准的还原剂。
　　废塑料高炉喷吹技术可以将废塑料用作炼铁高炉还原剂和燃料，使废塑料得以资源化利用和无害化处理，是具有广阔前景的“白色污染”治理方法。但由于该技术对废塑料原料要求较高，特别是要求废塑料有较细的粒度和较低氯含量，使得废塑料加工的成本较高，需要进一步降低成本和投资费用以及配套的优惠政策，才有可能在我国应用。
　　环境友好的新型炼铁工艺
　　近几年来，使用铁水替代废钢在电弧炉（EAF）中应用的趋势显著增加，原因是优质废钢资源越来越难以获取。同时，随着炼钢技术的快速发展，现代EAF钢厂的混合装料已经快速过渡到高碳废钢与铁水混合使用的工艺。在这种情况下，诸如Tecnored等炼铁工艺可以在钢铁工业的价值链中得到应用。
　　Tecnored炼铁工艺生产高炉型高碳铁水，投资和运行成本仅有传统炼铁工艺的一小部分，而对环境的影响则大大改善。原因是Tecnored炼铁工艺除了具有高的能源效率外，工艺利用了含碳和铁的废料，并且不使用焦炭或烧结矿，因而省去焦炉和烧结厂。
　　目前，建造Tecnored工业示范厂（IDP）的厂址选在巴西圣保罗州，紧邻最大的Acos Villares工程钢厂，设计能力为250t/d，未来可以将产能扩大到1000t/d。增加原始炉身长度，或者在现有基础上增加后续模块，就可以实现产能扩大。
　　Tecnored炼铁工艺的成功运行是新炼铁时代的开始。未来发展重点之一将是不断提高非传统原料的利用，单一使用或混合使用。这种想法是通过进一步增加适合炼铁的铁和碳原料种类，以确定可利用原料范围，调整设备，使此技术的适应性达到最佳。
　　非高炉炼铁技术
　　非高炉炼铁是21世纪全世界钢铁界的前沿技术，是技术发展的方向，尚存在较多重大技术问题需要突破。例如：所产生的煤气如何进行整治，得到回收利用；熔融还原如何减少对焦炭的依赖；用普通铁精矿进行非高炉炼铁工艺经济性的提高和技术的提升等问题都需要进一步研究。
　　根据我国资源、能源条件的限制，我国的炼铁生产工艺将在较长一段时间内仍以高炉流程为主。而且，目前高炉生产流程的能源和污染物排放均优于非高炉生产流程。特别是在生产规模、投资和生产成本等方面，高炉流程仍占有较大优势。迄今为止，在我国投产的最大规模的非高炉炼铁工艺只有COREX。
　　COREX是奥钢联开发的一种用块煤和球团矿（块矿）生产铁水的一种炼铁工艺。COREX法的优点是：以非焦煤为能源，摆脱了高炉炼铁对优质冶金焦的依赖；对原、燃料适应性较强，生产的铁水可用于氧气转炉炼钢；生产灵活，必要时可生产高热值煤气以解决钢铁企业的煤气平衡问题；直接使用煤和氧，不需要焦炉及热风炉等设备，减少污染，降低基建投资。
　　但是COREX也存在一些不足：①对矿石的质量要求较为严格。必须使用球团矿、天然块矿和烧结矿等中等均匀粒度的块状原料，不能使用磷含量高的矿石。②还原竖炉中的炉料经常发生粘结，使COREX入炉铁料的要求比高炉对铁料的要求更为严格。③离不开小块焦，对煤的要求严格，燃料比高。
　　COREX煤的消耗量(吨铁约1000kg)远高于高炉流程，其最终能耗及操作成本很大程度上依赖于尾气的综合利用。COREX煤气属于中等热值煤气，CO和H2含量很高，是良好的气体燃料与化工原料，从经济角度考虑，工厂要尽量用COREX煤气来首先满足全厂加热炉气体燃料的需要。
　　不过，COREX工艺在减少温室气体排放方面具有很大潜力，未来将会产生较大的经济和技术优势（比如生物材料、回收废料和其他材料的使用），在炼铁生产中的比例也将会不断增加。

sgltcscjsk

“大量喷煤操作技术在20世纪90年代未就基本确立。但是，在大量喷煤操作条件下，高炉利用系数都在2.0以下，还原剂比也大大超过了500kg/t。”利用系数不会这么低吧？

titanicmaster

COREX的产量太低，宝钢建的世界最大的COREX3000也才150万吨，且成本太高，目前无法取代传统高炉

x-yhs

在可预见的未来，还没有一种工艺可以完全取代高炉炼铁。

bltgyh

有些还在探索中，但是是一种发展趋势

wangxiaoai

没有一种工艺可以完全取代高炉炼铁

czabc

学习了，特别是喷吹废塑料的，以前从没听说过